لقد ثار بركان بقايا محيط الصهارة البدائي للأرض

كان بركان مرتفع تحت الماء قبالة سواحل مدغشقر يقذف آثارًا كيميائية للمواد من محيط الصهارة البدائي في أول 100 مليون عام من تاريخ الأرض.

يشتبه العلماء بشكل عام في أن وشاح الأرض – الطبقة السميكة من الصخور الساخنة تحت القشرة – ظل يتحرك بشكل مطرد لأكثر من 4 مليارات سنة، مما أدى تدريجياً إلى محو معظم الآثار الكيميائية للتاريخ المبكر للكوكب.

“هذا سوف يغير الكثير من الأشياء [in earth science]تقول كاثرين شوفيل، من المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي (CNRS) في باريس: “لدينا الآن دليل على أن المواد التي يعود تاريخها إلى 4.5 مليار سنة – منذ بداية تاريخ الأرض – لا تزال موجودة بكميات كافية لأخذ عينات منها في البركان”.

خلال عصر الهاديان، اصطدم جسم بحجم المريخ بالأرض، مما أدى إلى كسر الحطام الذي يعتقد العلماء أنه شكل القمر فيما بعد. أدى الاصطدام إلى تسخين الكوكب الشاب بشكل مكثف لدرجة أنه أصبح مغطى بمحيط الصهارة العالمي. وعلى مدى ملايين السنين القليلة التالية، بردت الصخور المنصهرة وتبلورت، وبدأت القشرة الأولى بالتشكل فوق الوشاح.

يشتبه بعض العلماء في أن آثار هذا التبلور البدائي ظلت موجودة في عباءة الأرض، لكنهم افتقروا إلى الدقة التحليلية لإثبات ذلك، كما يقول شوفيل.

في مايو 2018، قادت مجموعة غير عادية من الزلازل قبالة جزيرة مايوت الفرنسية، بين مدغشقر وموزمبيق، العلماء إلى اكتشاف بركان جديد على بعد حوالي 50 كيلومترًا شرقًا، يُدعى فاني ماوري. وقد استنزفت الثورات البركانية التي حدثت خلال السنوات الثلاث التالية قدرًا كبيرًا من الصهارة من أسفل جزيرة مايوت، مما أدى إلى غرقها حوالي 20 سنتيمترًا.

استعادت شوفيل وزملاؤها عينات من الصخور البركانية من فاني ماوري ومايوت القريبة لمقارنة كيمياء البركان الجديد مع كيمياء النظام البركاني الأقدم. وقد تعاونوا مع كلودين إسرائيل في جامعة كامبريدج لإجراء مزيد من البحث، باستخدام تقنية فائقة الدقة تم تطويرها حديثًا لقياس الاختلافات الصغيرة في نظائر النيوديميوم. وتقول إسرائيل إن مثل هذه النظائر تحتفظ بسجل كيميائي لكيفية تبلور محيط الصهارة البدائي للأرض مع تبريد الكوكب الشاب.

ووجد الفريق أنه بالمقارنة مع حمم مايوت، كانت حمم فاني ماوري تحتوي على نسبة أعلى قليلاً من النيوديميوم-142 إلى النيوديميوم-144. ربما تعكس هذه النسبة الأعلى جيبًا من الوشاح القديم الذي نجا من مليارات السنين من الاختلاط ولا يزال غنيًا نسبيًا بالبريدجمانيت – وهو معدن يُعتقد أنه كان من بين أول المعادن التي تبلورت من محيط الصهارة البدائي للأرض.

يقول شوفيل: “من المثير دائمًا العثور على شيء كنت تبحث عنه – ولم يعثر عليه أحد بعد”.

تشير النتائج إلى أن وشاح الأرض ربما لم يختلط تمامًا كما افترض العديد من الجيولوجيين. ويقول إسرائيل إن ذلك يمكن أن يساعد العلماء على إعادة بناء كيفية تصلب محيط الصهارة البدائي للأرض.

وتقول: “لأول مرة، أظهرنا تجريبيًا كيف تبلور الوشاح من محيط الصهارة، وكيف أدى هذا التبلور إلى خلق عدم تجانس كيميائي منذ البداية”.

توفر النتائج الجديدة دليلا معقولا على أن وشاح الأرض لا يزال يحتفظ بمواد قديمة للغاية، كما يقول تيم جونسون من جامعة كيرتن في بيرث، أستراليا. ويقول: “يبدو أن هذا تقدم مثير”.

يقول برنارد بوردون، من المركز الوطني للبحوث العلمية في ليون: “يتطلب الأمر قدرًا هائلاً من العمل حتى تعمل تقنية كهذه بشكل صحيح، ويبدو أنهم قد نجحوا”.

ويضيف أن الدراسة تقدم لمحة غير مسبوقة عن فترة من تاريخ الأرض لم يبق عليها أي دليل مباشر تقريبًا. يقول بوردون: “يشبه الأمر إلى حدٍ ما اكتشاف عينة من نواة الأرض وصلت بطريقة ما إلى السطح”.

بالنسبة لريتشارد كارلسون، من مركز كارنيجي للعلوم في واشنطن العاصمة، فإن الدقة وحدها جديرة بالملاحظة. ويقول: “إن أي شخص لديه خبرة في هذه القياسات سيعتبر ذلك إنجازًا كبيرًا”.